• 한국수자원학회논문집
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• 제38권10호
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• pp.841-849
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• 2005

유사 입자가 포함된 흐름이나 공기 방울이 포함된 흐름과 같은 이상류 (two-phase flow) 는 유체의 속도와 입자의 속도와 같은 두 가지 서로 다른 속도 분포가 존재한다. 이러한 이상류의 속도장 분석을 위해서는 두 가지 속도 분포를 별도로 측정할 수 있는 기법을 이용해야 한다. 공기 방울이 포함된 흐름에 대해서는 입자영상 유속계(PIV)나 입자추적유속계(PTV)를 이용하여 비교적 타당한 정도로 유속 분포를 측정하여 왔다. 그러나 자연 모래를 포함한 흐름 영상의 속도 분포 해석에서는 PIV나 PTV가 그다지 성공적이지 못했는데, 그것은 흐름 중에 있는 유사 입자가 영상을 해석하기 어렵게 만들기 때문이다. 유사 흐름의 속도 분석을 위해 다양한 영상 분석 기법을 결합한 방법을 제시하였다. 입자 추출 알고리듬으로 역치값, 경계 추출 알고리듬, 세선화 알고리듬을 조합한 새로운 방법을 제안하였다. 또한 입자의 이동 변위 계산을 위해서 PIV와 PTV를 조합한 새로운 방법을 개발하였다. 이 새로운 알고리듬은 다음과 같은 기능을 가지고 있다. (1) 새알고리듬은 유사 입자, 특히 자연 모래와 같이 불규칙한 형태를 갖는 입자의 경계를 정확히 찾아낼 수 있다. (2) 필요한 정보를 잃어버리지 않고, 반사광이나 난반사에 의한 영상을 효율적으로 제거할 수 있다. (3) 추적 입자가 유사입자 가까이에 있어 유사의 난반사 영역이 들어 있어도 이를 분리해 낼 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.99-108
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• 2006

부유사의 거동을 나타내는 데는 이송-확산 방정식이나 이 방정식을 간략화한 식들이 이용된다 이 방정식은 여러 가지 가정하에서 유도되었으나, 이러한 가정에 대해서는 심도있는 검토가 되지 못한 상태에 있다 그 이유는 난류의 측정 자체가 매우 힘들며, 유사가 혼합된 흐름의 경우 물과 유사의 속도를 구별해서 측정하기 매우 힘들기 때문이다. 본 연구는 입자 영상 유속계(PIV, Particle Image Velocimeoy)의 일종인 입자 추적 유속계(PTV, Particle Tracking Velocimetry)를 이용하여 개수로 난류에서 물과 유사의 속도를 측정하는 실험적 연구이다. 측정 결과, 하상에서 어느 정도 떨어진 영역에서는 유사의 속도가 물보다 느린 경향을 보였다. 이 속도 지체의 양은 본 연구의 경우 평균 유속 의 약 $5\%$ 정도였으며, 속도 지체가 최대에 이르는 지점은 $g/h\approx0.05\;(g^{+}=30\~50)$정도인 것으로 나타났다. 유사 입자가 물보다 느리게 이동하는 것은 전적으로 유사의 비중이 물보다 크기 때문으로 보인다. 반면, 하상에 근접한 점성 저층에서는 오히려 유사 입자의 속도가 물보다 빠르게 나타났으며, 이것은 물은 고체 경계면에서 점착 조건에 종속되는 데 반하여, 유사 입자는 점성의 영향을 받지 않기 때문으로 보인다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.327-333
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• 2001

PTV는 비디오 카메라로 기록된 영상의 분석을 통하여 흐름속도를 측정한다. 이러한 PTV 방법을 이용하여 유사의 침강속도를 측정하였다. 실험을 통해 측정된 정지 유체내 유사의 침강속도를 기존문헌에 제시된 값과 비교 분석한 결과, 침강속도 측정에 PTV를 이용할 수 있음이 입증되었다. 따라서 PTV를 이용하면난류흐름 중의 침강속도 측정이 가능해져 난류흐름 중의 침강속도 특성 규명에 기여할 수 있을 것이다.

• 설비공학논문집
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• 제14권2호
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• pp.108-115
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• 2002

The fundamental mechanism of a dispersed two-phase flow was investigated. Experiments were carried out to understand how the particles behaves under the influence of the particle size, shape, metamorphoses (bubble) and buoyancy of a single particle which is ascending from the standstill water. Two CCD cameras were employed for image processing of the behavior of the particles and the surrounding flow, which was interpreted with the technique of correlation PIV (Particle Image Velocimetry) and PTV (Particle Tracking Veloci- metry), respectively The experimental results showed that the large density difference bet- ween a particle and water caused high relative velocity and induced zigzag motion of the particle. Furthermore, the turbulence intensity of a bubble was about twice the case of the spherical solid particle of similar diameter.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2006년 제4회 한국유체공학학술대회 논문집
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• pp.177-178
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• 2006

Digital holographic particle tracking velocimetry (HPTV) is developed by single high-speed camera and single continuous laser with long coherent length. This system can directly capture 4000 hologram fringe images for 1 second through a camera computer memory. The 3D particle location is made of the reconstruction by using a computer hologram algorithm. This system can successfully be applied to instantaneous 3D velocity measurement in the water flow inside a micro-tube. The average of 100 instantaneous velocity vectors is obtained by reconstruction and tracking with the time of evolution of recorded fringes images. In the near future, we will apply this technique to measure 3D flow information inside various micro structures.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 한국가시화정보학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.43-44
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• 2003

A 4D-PTV system was constructed. The measurement system consists of three high-speed high-definition cameras, Nd-Yag laser and a host computer. The GA-3D-PTV algorithm was used for completing the measurement system. A horizontal impinged jet flow was measured. The Reynolds number is about 40,000. Spatial temporal evolution of the jet flow was examined and physical properties such as spatial distributions of vorticity and turbulent kinetic energy were obtained with the constructed system.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 한국가시화정보학회 2004년도 Proceedings of 2004 Korea-Japan Joint Seminar on Particle Image Velocimetry
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• pp.91-110
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• 2004

A comprehensive three-dimensional nano-particle tracking technique in micro- and nano-scale spatial resolution using the Total Internal Reflection Fluorescence Microscope (TIRFM) is discussed. Evanescent waves from the total internal reflection of a 488nm argon-ion laser are used to measure the hindered Brownian diffusion within few hundred nanometers of a glass-water interface. 200-nm fluorescence-coated polystyrene spheres are used as tracers to achieve three-dimensional tracking within the near-wall penetration depth. A novel ratiometric imaging technique coupled with a neural network model is used to tag and track the tracer particles. This technique allows for the determination of the relative depth wise locations of the particles. This analysis, to our knowledge is the first such three-dimensional ratiometric nano-particle tracking velocimetry technique to be applied for measuring Brownian diffusion close to the wall.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2585-2590
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• 2007

In this paper, a technique of simultaneously measuring the velocity and the temperature in micro-scale flow is proposed. This method uses particle tracking velocimetry (PTV) for measuring the velocity and laser induced fluorescence (LIF) for measuring the temperature. To measure the accurate velocity and temperature, images for PTV and for LIF are separated by using two light sources and a shutter which is synchronized with a camera. By using only one camera, measurement system can be simplified and the error from complicate optical system can be minimized. Error analyses regarding the concentrations of fluorescent dye and particle and the light source fluctuation are also conducted. It is found that the error of the temperature and the velocity highly depends on the concentration of fluorescent particles which are used for PTV. This technique is applied to the simultaneous measurement of the velocity and the temperature in the electrokinetic flow. It is found that the velocity and temperature vary with the electric field strength and the concentration of electrolyte.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권7호
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• pp.644-652
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• 2007

In this paper, a technique of simultaneously measuring the velocity and the temperature in micro-scale flow is proposed. This method uses particle tracking velocimetry (PTV) for measuring the velocity and laser induced fluorescence (LIE) for measuring the temperature. To measure the accurate velocity and temperature, images for PTV and for LIE are separated by using two light sources and a shutter which is synchronized with a camera. By using only one camera, measurement system can be simplified and the error from complicate optical system can be minimized. Error analyses regarding the concentrations of fluorescent dye and particle and the light source fluctuation are also conducted. It is found that the error of the temperature and the velocity highly depends on the concentration of fluorescent particles which are used for PTV. This technique is applied to the simultaneous measurement of the velocity and the temperature in the electrokinetic flow. It is found that the velocity and temperature vary with the electric field strength and the concentration of electrolyte.

• 한국추진공학회지
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• 제19권3호
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• pp.9-19
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• 2015

초공동 수중운동체의 연료 및 산화제 분사기 설계를 위한 동축형 분사기를 이용한 입자 부상유동의 특성에 대한 실험적 연구가 수행되었다. 입자와 유동의 특성을 계측하기 위하여 $1{\mu}m$의 $42{\mu}m$의 입자를 동시에 분사하였다. 작은 입자($1{\mu}m$)와 큰 입자($42{\mu}m$)는 각각 유동장와 연료의 특성을 대표한다. 작은 입자는 PIV 기법을 사용하고 큰 입자는 PTV 기법을 통하여 속도장을 측정하였다. 이를 통하여 입자의 로딩비가 증가 할수록 유동의 축방향 속도 변화가 크다는 것을 알 수 있었고, 입자 분포는 높은 와도를 지니는 혼합영역 바깥 부분에 주로 분포한다는 것을 알 수 있다.